S-55.00 SÄHKÖTKNIIKKA JA KTONIIKKA Tentti 4.5.2009: tehtävät,,4,6,9. välikoe: tehtävät,2,,4,5 2. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,0 Saat vastata vain neljään tehtävään/koe. Sallitut: Kako, (gr.) laskin, (MAO).. aske jännite U 2. 2 Ω, 2 Ω, 0 V, J 2 A, J 2 A Kimmo Silvonen J 2 J 2 U 2 2. Kun jännitteellinen kondensaattori kytketään kelan rinnalle hetkellä t 0, syntyy piiriin virta i(t) A sin ωt (kaavakokoelman yritteitä ei nyt voi käyttää). Mikä on virran kulmataajuus ω? 2 mf, 2 mh. t 0 i(t) u(t). aske virta I. 8 6j V, 4 Ω, 2 2 Ω, 0,2 H, 50 mf, ω 0 s. I 2 4. aske yksivaiheisen sijaiskytkennän avulla virta I T. 200 0 V, 60 Ω, 0, H, ω 00 rad s. S T I T 5. Tasajännitelähde liitetään tavalliseen teflon-eristeiseen parijohtoon hetkellä t 0. Jännite u 2 (t) lähestyy sataa volttia, mutta mitkä ovat kyseisen jännitteen kolme ensimmäistä nollasta poikkeavaa lukuarvoa. Ota huomioon jänniteaallon edestakaiset heijastukset johdon päissä. 00 V? S 0 Ω, 00 Ω, 50 Ω. S t 0 u t {}}{ u 2 Vastaa vain neljään tehtävään! atkaisut Nopassa, tulokset tulevat sinne viim. 9.5. Käännä
6. aske kuvan operaatiovahvistimen lähtöjännite U. 0 kω, 2 20 kω, 00 kω, 0, V, 2 0,2 V. 2 2 U 7. Kun e s 0, on diodin tasajännite U D 0,7 V. aske jännite u OUT, kun signaalijännite e s 0,4 sin ωt V. 5 V, 2 V. 5600 Ω, I S 0,49 na, nu T 50 mv. u OUT e s 2 8. aske jännite U. 4,8 V, 20 kω, 2 20 kω, 2 kω, U B 0,7 V, β 00. U B 2 U 9. aske jännite U DS2 (laskuharjoituksissa piti laskea U DS ). 2 0 kω, 0 V. Fettien U t 2 V ja K 200 µa/v 2. 2 U DS2 Q Q 2 0. Vasemmalla hakkuriteholähteen kytkin on kiinni, oikealla auki. Oleta, että kytkin on kiinni ajan t ON 6 µs ja auki ajan t OFF T t ON 4 µs. aske lähtöjännite, kun U IN 0 V. Nyt oletetaan diodin päästösuuntaiseksi jännitehäviöksi tasan 0,5 V ja suljetun kytkimen jännitehäviöksi 0,2 V. Kelan jännite (u di i ) on vakio kytkimen ON-tilan aikana ja dt t samoin OFF-vaiheen aikana. Kelan virta on jatkuva, mutta ei vakio; vaihtelun korkeus on i. U IN U S 0... t ON U ON i t ON... T U OFF i U D Vastaa vain neljään tehtävään! Seuraava tentti elo-syyskuun vaihteessa. Kuumaa kesää ja iloisia itikkaparvia iltoihinne! / X
S-55.00 SÄHKÖTKNIIKKA JA KTONIIKKA Tentti 4.5.2009: tehtävät,,4,6,9. välikoe: tehtävät,2,,4,5 2. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,0 Saat vastata vain neljään tehtävään/koe. Sallitut: Kako, (gr.) laskin, (MAO).. aske jännite U 2. 2 Ω, 2 Ω, 0 V, J 2 A, J 2 A Kimmo Silvonen J 2 J 2 U 2 (J 2 J ) 2 J 2 U 2 0 () U 2 (J 2 J ) 2 J 2 V (2) 2. Kun jännitteellinen kondensaattori kytketään kelan rinnalle hetkellä t 0, syntyy piiriin virta i(t) A sin ωt (kaavakokoelman yritteitä ei nyt voi käyttää). Mikä on virran kulmataajuus ω? 2 mf, 2 mh. i (t) u(t) t 0 i(t) u(t) u u di d(a sin ωt) Aω cos ωt dt dt () i i du d(aω cos ωt) Aω 2 ( sin ωt) dt dt (4) i(t) A sin ωt Aω 2 sin ωt A Aω 2 (5) ω 500 rad s (6). aske virta I. 8 6j V, 4 Ω, 2 2 Ω, 0,2 H, 50 mf, ω 0 s. I I I I 2 { I jωi 2 I 0 I jω 2 (I jω I) I 0 j I ( ω I j ω ( ) j jω2 ω j ω 8 6j (4 j 2) j22 4 j2 8 6j j I (7) ) jω 2 I 0 (8) (9) 6 0 8,4 0 8,4 (0) 6 0 A ()
4. aske yksivaiheisen sijaiskytkennän avulla virta I T. 200 0 V, 60 Ω, 0, H, ω 00 rad. s S T T I T I T I T T jω 200 20 j0 20 200 20 6,06 56, 5,547 6,69 A (2) 5. Tasajännitelähde liitetään tavalliseen teflon-eristeiseen parijohtoon hetkellä t 0. Jännite u 2 (t) lähestyy sataa volttia, mutta mitkä ovat kyseisen jännitteen kolme ensimmäistä nollasta poikkeavaa lukuarvoa. Ota huomioon jänniteaallon edestakaiset heijastukset johdon päissä. 00 V? S 0 Ω, 00 Ω, 50 Ω. S t 0 u t {}}{ u 2 u (0) S S 00 V () τ 2 2 ρ 2 ρ S S 2,0 2,5 6 5 0,5 2,5 5 S S (4) (5) (6) Uudet heijastukset summautuvat vanhoihin, koska lähde syöttää tasajänniteaaltoa jatkuvalla syötöllä: u 2 ( t) τ 2 u (0) 20 V (7) u 2 ( t) τ 2 u (0) ρ 2 ρ τ 2 u (0) 4 20 V 96 V 5 (8) u 2 (5 t) ( ρ 2 ρ (ρ 2 ρ ) 2 )τ 2 u (0) 00,8 V (9)
6. aske kuvan operaatiovahvistimen lähtöjännite U. 0 kω, 2 20 kω, 00 kω, 0, V, 2 0,2 V. I I 2 2 2 0 U I 0 0 I 0 (20) 2 2 I 2 0 0 I 2 2 0 2 (2) 0 (I I 2 ) U 0 U 2 2 2 V (22) 7. Kun e s 0, on diodin tasajännite U D 0,7 V. aske jännite u OUT, kun signaalijännite e s 0,4 sin ωt V. 5 V, 2 V. 5600 Ω, I S 0,49 na, nu T 50 mv. u D u OUT 0 U D r d i d i D e I D i d s 2 e s 2 u out 0 U D 2 0 U D 2, V (2) I D 0,589 ma r d nu T I D 84,8 Ω (24) 0 e s r d i d i d 0 0 i d e s r d (25) u out i d e s 0,2 sin ωt V r d (26) u OUT u out, 0,2 sin ωt V (27) 8. aske jännite U. 4,8 V, 20 kω, 2 20 kω, 2 kω, U B 0,7 V, β 00. I 2 I I 2 I B I U B U I 2 I I B U B I B (28) I I 2 I U B I B βi B (29) U B 2 I 2 I 0 (0) U B 2 ( UB I B ) ( UB I B U B 2 U B U B 2 (β ) U I 0 U ( UB ) I B βi B 0 () 5 µa (2) ) I B βi B,7 V () Koska tulos ylittää 0, voltin rajan, ei transistori ole kyllästystilassa, joten laskettu tulos on oikea.
9. aske jännite U DS2 (laskuharjoituksissa piti laskea U DS ). 2 0 kω, 0 V. Fettien U t 2 V ja K 200 µa/v 2. I D2 2 U U DS2 Q GSQ 2 I D2 K (U GS U t ) 2 (4) U DS2 2 I D2 0 x U DS2 U GS (5) x 2 I D2 0 (6) x 2 K (x U t ) 2 (7) x 0 2 (x 2) 2 (8) 2x 2 7x 2 0 (9) x 7 ± 7 2 4 2 (2) (40) 2 2 x U GS {,77 V > Ut OK 0,27 V < 0 (4) Tuo vastasikin jo kysymykseen U DS2 x,77 V (42) 0. Vasemmalla hakkuriteholähteen kytkin on kiinni, oikealla auki. Oleta, että kytkin on kiinni ajan t ON 6 µs ja auki ajan t OFF T t ON 4 µs. aske lähtöjännite, kun U IN 0 V. Nyt oletetaan diodin päästösuuntaiseksi jännitehäviöksi tasan 0,5 V ja suljetun kytkimen jännitehäviöksi 0,2 V. Kelan jännite (u di i ) on vakio kytkimen ON-tilan aikana dt t ja samoin OFF-vaiheen aikana. Kelan virta on jatkuva, mutta ei vakio; vaihtelun korkeus on i. U IN U S 0... t ON U ON i t ON... T U OFF i U D U ON i U OFF i t ON t OFF (4) i U ON t ON U OFF t OFF (44) U IN U S U ON 0 U ON U IN U S (45) U D U OFF 0 U OFF U D (46) (U IN U S )t ON (U D )t OFF (47) (U IN U S )t ON U D t OFF t ON t OFF 5,68 V (48)